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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fluideinspritzventil,
das für
ein Fahrzeug-Kraftstoffeinspritzsystem
geeignet ist.
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WO-03/069151
A1 offenbart ein Kraftstoffeinspritzventil, das Folgendes aufweist:
eine äußere Nadel,
die in einem Ventilkörper
so angebracht ist, dass sie äußere Einspritzlöcher des
Ventilkörpers öffnet und
schließt;
eine innere Nadel, die in der äußeren Nadel
so angebracht ist, dass sie zweite Einspritzlöcher des Ventilkörpers öffnet und
schließt; eine
Staudruckkammer, die einen Druck akkumuliert, der auf die äußere und
die innere Nadel wirkt, um Bewegungen der äußeren und der inneren Nadel
gemäß einer Änderung
des Druckes in der Staudruckkammer zu steuern; und ein Drucksteuerventil,
das den Druck in der Staudruckkammer reguliert.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Kraftstoffeinspritzventil ist die innere
Nadel im Inneren der äußeren Nadel
angebracht. Wenn der Druck in der Staudruckkammer verringert wird,
bewegt sich daher zuerst die äußere Nadel
zu ihrer Öffnungsseite,
und dann bewegt sich die innere Nadel zu ihrer Öffnungsseite. Dementsprechend
ist das Kraftstoffeinspritzventil mit zwei oder mehreren Niveaus
eines Kraftstoffeinspritzverhältnisses
bei seiner Einspritzstartzeit versehen.
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Jedoch
tritt ein erster Nachteil aufgrund eines Aufbaus des Kraftstoffeinspritzventils
dahingehend auf: die innere Nadel hat eine zylindrische Form mit
einem konstanten Durchmesser über
ihre Länge von
ihrem einen Endabschnitt zu dem anderen Endabschnitt; und die äußere Nadel
hat eine Durchgangsbohrung, in der die innere Nadel angebracht ist,
und einen Eingriffsabschnitt mit einem Durchmesser, der kleiner
ist als ein Bohrungsdurchmesser der Durchgangsbohrung, so dass er
mit der inneren Nadel in Eingriff gelangt, wenn die innere Nadel nach oben
angehoben wird. Bei diesem Aufbau wird die Bewegung der inneren
Nadel gemäß Drücken bestimmt,
die auf den einen und den anderen Endabschnitt der inneren Nadel
wirken. Dementsprechend startet eine Bewegung der inneren Nadel
zu deren Öffnungsseite
bei einem Zeitpunkt, der irrelevant für die Bewegung der äußeren Nadel
bei einem Übergang
der äußeren und
der inneren Nadel von einer Schließposition zum Schließen der äußeren und inneren
Einspritzlöcher
zu einer Öffnungsposition zum Öffnen der äußeren und
inneren Einspritzlöcher ist.
Infolgedessen ist das Einspritzverhältnis des Kraftstoffeinspritzventils
bei einer ersten Hälfte
des entsprechenden Kraftstoffeinspritzbetriebs instabil.
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In ähnlicher
Weise bewirkt der Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils einen zweiten
Nachteil, dass eine Bewegung der inneren Nadel bei einem instabilen
Zeitpunkt bei einem Übergang
der äußeren und der
inneren Nadel von der Öffnungsposition
zu der Schließposition
startet. Manchmal startet nämlich eine
Bewegung der inneren Nadel vor der äußeren Nadel, und manchmal startet
eine Bewegung der inneren Nadel nicht vor der äußeren Nadel, so dass das Einspritzverhältnis des
Kraftstoffeinspritzventils bei einer letzten Hälfte des jeweiligen Kraftstoffeinspritzbetriebs
instabil ist.
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Die
japanische Patentanmeldung JP-2004-139326, die durch den Anmelder
der vorliegenden Erfindung angemeldet wurde und nach JP-2005-320904
A veröffentlicht
wurde, offenbart ein Kraftstoffeinspritzventil, das in der 11 schematisch gezeigt ist.
Das Kraftstoffeinspritzventil bewältigt den vorstehend beschriebenen
ersten Nachteil. Das Kraftstoffeinspritzventil weist folgendes auf:
eine zylinderförmige äußere Nadel 600;
und eine innere Nadel 700, die gleitbar in der äußeren Nadel 600 angebracht
ist und mit einem Abschnitt 710 mit großem Durchmesser an ihrem Endabschnitt
entgegengesetzt zu den Einspritzlöchern versehen ist. Wenn die äußeren und
die inneren Einspritzlöcher 220, 230 durch
die äußere und
die innere Nadel 600, 700 geschlossen werden,
bilden der Endabschnitt 610 der äußeren Nadel 600 entgegengesetzt
zu den Einspritzlöchern
und die innere Nadel 700 dazwischen einen Zwischenraum
L.
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Wenn
ein Steuerventil (nicht gezeigt) einen Kraftstoffdruck in der Staudruckkammer 300 verringert,
startet zuerst eine Bewegung der äußeren Nadel 600 zu
einer Öffnungsseite,
um die äußeren Einspritzlöcher 220 zu öffnen. Dann
bewegt sich die äußere Nadel 600 über eine
Distanz, die so groß wie der
Zwischenraum L ist, damit der Endabschnitt 610 der äußeren Nadel 600 entgegengesetzt
zu den Einspritzlöchern
mit dem Abschnitt 710 mit großem Durchmesser der inneren
Nadel 700 in Kontakt gelangt. Danach bewegt sich die äußere Nadel 600 weiter
zusammen mit der inneren Nadel 700 zu der Öffnungsseite,
um die zweiten Einspritzlöcher 230 zu öffnen. Dementsprechend
wird die Bewegung der inneren Nadel 700 mit der Bewegung
der äußeren Nadel 600 gekoppelt,
um einen Zeitpunkt zum Starten einer Bewegung der inneren Nadel 700 zu
stabilisieren, und um ein gefordertes Einspritzverhältnis bei
einer ersten Hälfte
des jeweiligen Kraftstoffeinspritzbetriebs bezüglich des herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzventils zu verwirklichen.
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Jedoch
bewältigt
das Kraftstoffeinspritzventil gemäß der japanischen Patentanmeldung JP-2004-139326
nicht den vorstehend beschriebenen zweiten Nachteil. Die äußere Nadel 600 hat
eine zylindrische Form, so dass ein Zeitpunkt zum Starten einer
Bewegung der inneren Nadel 600 bei einem Übergang
von der Öffnungsposition
zum Öffnen
der äußeren und
inneren Einspritzlöcher 220, 230 zu
der Schließposition
zum Schließen
der äußeren und
inneren Einspritzlöcher 220, 230 instabil
ist. Manchmal startet nämlich
eine Bewegung der äußeren Nadel 600 vor
der inneren Nadel 700, und manchmal startet eine Bewegung
der äußeren Nadel 600 nicht
vor der inneren Nadel 700. Dementsprechend kann das in der 11 gezeigte Kraftstoffeinspritzventil
das Einspritzverhältnis
bei einer letzten Hälfte
des jeweiligen Kraftstoffeinspritzbetriebs nicht stabilisieren.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend beschriebenen
Umstände
gestaltet, und es ist die Aufgabe, ein Fluideinspritzventil vorzusehen,
das ein stabiles Kraftstoffeinspritzverhältnis von einer ersten Hälfte zu
einer letzten Hälfte
des jeweiligen Kraftstoffeinspritzbetriebs aufweist.
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Das
Fluideinspritzventil hat einen Ventilkörper, eine äußere Nadel, eine innere Nadel,
eine Staudruckkammer und ein Drucksteuerventil. Der Ventilkörper hat
ein äußeres Einspritzloch
und ein inneres Einspritzloch jeweils zum Einspritzen eines Fluids aus
ihm. Die äußere Nadel
ist in dem Ventilkörper
so angebracht, dass sie in einer axialen Richtung gleitet, um das äußere Einspritzloch
zu öffnen
und zu schließen.
Die innere Nadel ist in einer Längsbohrung
der äußeren Nadel
in der axialen Richtung angebracht, um das innere Einspritzloch
zu öffnen
und zu schließen.
Die Staudruckkammer akkumuliert einen Staudruck, der auf die äußere und
die innere Nadel wirkt. Das Drucksteuerventil reguliert den Staudruck,
um Bewegungen der äußeren und
der inneren Nadel zu steuern.
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Die äußere Nadel
und die innere Nadel haben eine öffnungsseitige
Koppelung und eine schließseitige
Koppelung. Die öffnungsseitige
Koppelung bringt die äußere Nadel
mit der inneren Nadel in Eingriff, um eine relative Versetzung zwischen
der äußeren und
der inneren Nadel innerhalb einer ersten vorbestimmten Distanz während eines Öffnungsbetriebs
der äußeren und
der inneren Nadel von einer Schließposition zum Schließen des äußeren und des
inneren Einspritzloches zu einer Öffnungsposition zum Öffnen des äußeren und
des inneren Einspritzloches zu begrenzen. Die schließseitige
Koppelung bringt die äußere Nadel
mit der inneren Nadel in Eingriff, um die relative Bewegung zwischen
der äußeren und
der inneren Nadel innerhalb einer zweiten vorbestimmten Distanz
während
eines Schließbetriebs
der äußeren und
der inneren Nadel von der Öffnungsposition
zu der Schließposition
zu begrenzen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile von Ausführungsbeispielen
werden ebenso wie die Betriebsweisen und die Funktion der dazugehörigen Bauteile
aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und
den Zeichnungen ersichtlich, die allesamt Bestandteil dieser Anmeldung
sind. Zu den Zeichnungen:
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1 zeigt
schematisch eine Ansicht eines Akkumulator-Kraftstoffeinspritzgeräts und eines
Fluideinspritzventils gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Abschnittes des Fluideinspritzventils gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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3 zeigt
eine Querschnittsansicht eines vorderen Endabschnitts des Fluideinspritzventils
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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4 zeigt
eine Ansicht eines ersten Betriebszustands des Fluideinspritzventils
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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5 zeigt
eine Ansicht eines zweiten Betriebszustands des Fluideinspritzventils
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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6 zeigt
eine Ansicht eines dritten Betriebszustands des Fluideinspritzventils
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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7 zeigt
eine Ansicht eines vierten Betriebszustands des Fluideinspritzventils
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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8A zeigt
ein Zeitdiagramm einer Änderung
eines Antriebspulses, der durch eine ECU zum Steuern eines Betriebes einer
piezoelektrischen Vorrichtung bei dem Fluideinspritzventil gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
gesendet wird;
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8B zeigt
ein Zeitdiagramm einer Änderung
eines Druckes in einer Staudruckkammer bei dem Fluideinspritzventil
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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8C zeigt
ein Zeitdiagramm von Änderungen
von zurückgelegten
Distanzen einer äußeren und
einer inneren Nadel bei dem Fluideinspritzventil gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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8D zeigt
ein Zeitdiagramm einer Änderung
eines Einspritzverhältnisses
des Fluideinspritzventils gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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9A und 9B zeigen
Ansichten eines Montageprozesses des Fluideinspritzventils zum Anbringen
der inneren Nadel in die äußere Nadel;
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10 zeigt
eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Abschnittes eines Fluideinspritzventils gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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11 zeigt
eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Abschnittes eines Fluideinspritzventils aus
dem Stand der Technik.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Ein
Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf
die 1 bis 8 beschrieben.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 1 ist in einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem
für eine Brennkraftmaschine
wie zum Beispiel eine Dieselkraftmaschine eingebaut, die nachfolgend einfach
als „Kraftmaschine" bezeichnet wird.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist an einem entsprechenden
Zylinder der Kraftmaschine angebracht, um direkt in den Zylinder
einzuspritzen.
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Das
Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem weist folgendes auf: ein Kraftstoffeinspritzventil 1; eine
Common-Rail 9; eine Kraftstoffpumpe 10; eine elektronische
Steuereinheit (ECU) 12; Kraftstoffrohre 13, 14;
ein Kraftstoffauslassrohr 15 und einen Kraftstoffbehälter 11.
Ein Ende des Kraftstoffrohres 14 ist mit dem Kraftstoffeinspritzventil 1 verbunden,
und das andere Ende des Kraftstoffrohres 14 ist mit der Common-Rail 9 verbunden.
Ein Ende des Kraftstoffrohres 13 ist mit der Common-Rail 9 verbunden,
und das andere Ende des Kraftstoffrohres 13 ist mit dem Kraftstoffbehälter 11 verbunden.
Eine Kraftstoffpumpe 10 ist an einer Rohrführung des
Kraftstoffrohres 13 vorgesehen. Ein Ende des Kraftstoffauslassrohres 15 ist
mit dem Kraftstoffeinspritzventil 1 verbunden, und das
andere Ende des Kraftstoffauslassrohres 15 ist mit dem
Kraftstoffbehälter 11 verbunden.
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Die
Kraftstoffpumpe 10 ist eine Tauchkolben-Zuführungspumpe,
die durch die Kraftmaschine angetrieben wird. Die Kraftstoffpumpe 10 beaufschlagt
den aus dem Kraftstoffbehälter 11 eingezogenen
Kraftstoff auf einen vorbestimmten Druck, der gemäß einem
Antriebszustand und anderen Faktoren konfiguriert wird. Der auf
einen hohen Druck beaufschlagte Kraftstoff wird durch das Kraftstoffrohr 13 zu
der Common-Rail 9 zugeführt.
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Die
Common-Rail 9 ist ein Akkumulator zum Akkumulieren von
Kraftstoff auf einen Druck gemäß dem Antriebszustand
und anderen Faktoren. Die Common-Rail 9 führt konstant
den Hochdruckkraftstoff zu dem Kraftstoffeinspritzventil 1 durch
das Kraftstoffrohr 14 zu. Die ECU 12 berechnet
eine Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem Antriebszustand und anderen
Faktoren, und sie steuert das Kraftstoffeinspritzventil 1 derart,
dass das Kraftstoffeinspritzventil 1 die berechnete Menge
des Kraftstoffes einspritzt. Das Kraftstoffauslassrohr 15 führt den überschüssigen Kraftstoff,
der durch das Kraftstoffeinspritzventil 1 nicht eingespritzt
wird, zu dem Kraftstoffbehälter 11 zurück.
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Im
Folgenden wird ein Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils 1 unter
Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 weist folgendes auf: einen
Aktuatorabschnitt 8, ein Drei-Wege-Ventil 5 und
einen Düsenabschnitt 2.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist mit Kanälen eines
Steuerkanals 27, eines Kraftstoffzuführungskanals 28, eines
Kraftstoffauslasskanals 29 und eines Kraftstoffkanals 30 versehen.
Die Kanäle
sollen den Hochdruckkraftstoff von den vorstehend erwähnten Kraftstoffrohren 13, 14 zu
verschiedenen Abschnitten in dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zuführen und überschüssigen Kraftstoff
aus den verschiedenen Abschnitten in dem Kraftstoffeinspritzventil 1 auslassen. Das
Drei-Wege-Ventil 5 entspricht dem Drucksteuerventil gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Der
Steuerkanal 27 verbindet den Aktuatorabschnitt 8 mit
dem Drei-Wege-Ventil 5. Der Kraftstoffzuführungskanal 28 verbindet
den Düsenabschnitt 2 mit
dem Kraftstoffrohr 14. Der Kraftstoffzuführungskanal 28 ist
so abgezweigt, dass er außerdem
mit dem Drei-Wege-Ventil 5 verbunden ist. Der Kraftstoffkanal 30 verbindet
das Drei-Wege-Ventil 5 mit dem Düsenabschnitt 2. Der
Kraftstoffauslasskanal 29 verbindet das Drei-Wege-Ventil 5 mit
dem Kraftstoffauslassrohr 15.
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Der
Aktuatorabschnitt 8 hat eine piezoelektrische Vorrichtung 81 und
einen Kolben 82. Die piezoelektrische Vorrichtung 81 ist
mit der ECU 12 elektrisch verbunden. Wenn die piezoelektrische
Vorrichtung 81 einen Antriebspuls aufnimmt, der durch die ECU 12 gesendet
wird, dann wird die piezoelektrische Vorrichtung 81 gemäß einer
Größe des Antriebspulses
vergrößert und
komprimiert.
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Die
piezoelektrische Vorrichtung 81 vergrößert sich, wenn der Antriebspuls
eingeschaltet ist, und sie kehrt zu ihrer ursprünglichen Länge zurück, wenn der Antriebspuls ausgeschaltet
ist. Wenn sich die piezoelektrische Vorrichtung 81 vergrößert, dann wird
die Vergrößerung der
piezoelektrischen Vorrichtung 81 zu dem Kolben 82 übertragen.
An einer Endseite des Kolbens 82 ist eine Steuerkammer 83 ausgebildet,
die mit dem Kraftstoff gefüllt
ist. Somit ändert
sich ein Innenvolumen der Steuerkammer 83 gemäß der Vergrößerung und
der Komprimierung der piezoelektrischen Vorrichtung 81,
um den Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 83 zu ändern. Die
Kraftstoffdruckänderung
wird über
den Steuerkanal 27 zu dem Drei-Wege-Ventil 5 übertragen,
um das Drei-Wege-Ventil 5 zu schalten.
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Das
Drei-Wege-Ventil 5 wird zwischen folgendem geschaltet:
einer ersten Position, um den Kraftstoffkanal 30 mit dem
Kraftstoffzuführungskanal 28 zu
verbinden; und einer zweiten Position, um den Kraftstoffkanal 30 mit
dem Kraftstoffauslasskanal 29 zu verbinden. Wenn das Drei-Wege-Ventil 5 in
der ersten Position ist, wie dies in der 1 gezeigt
ist, dann ist der Kraftstoffkanal 30 mit dem Kraftstoffzuführungskanal 28 in
Verbindung, um den Hochdruckkraftstoff zu dem Düsenabschnitt 2 zuzuführen. Wenn
das Drei-Wege-Ventil 5 an der zweiten Position ist, dann
ist der Kraftstoffkanal 30 mit dem Kraftstoffauslasskanal 29 in
Verbindung, um den Kraftstoff aus dem Düsenabschnitt 2 zu
dem Kraftstoffbehälter 11 auszulassen.
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Der
Düsenabschnitt 2 weist
folgendes auf: eine Platte 4 und einen Düsenkörper 21,
der dem Ventilkörper
gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht. Der Düsenkörper 21 hat
einen ungefähr
zylinderförmigen
Abschnitt, der eine Öffnung
an seinem oberen Endabschnitt und einen Boden an seinem unteren
Endabschnitt aufweist. Der Düsenkörper 21 nimmt
eine äußere Nadel 6,
eine innere Nadel 7, einen Zylinder 42, eine äußere Feder 43 und
eine innere Feder 44 darin auf. An dem oberen Endabschnitt des
Düsenkörpers 21 ist
die Platte 4 unter Verwendung einer Rückhaltemutter und dergleichen
(nicht gezeigt) befestigt.
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In
einem Bodenabschnitt des Düsenkörpers 21 sind
viele äußere Einspritzlöcher 22 und
viele innere Einspritzlöcher 23 ausgebildet.
Die äußeren Einspritzlöcher 22 sind
an einem ersten fiktiven Kreis angeordnet, der koaxial zu der Mittelachse
des Düsenkörpers 21 ist,
und die inneren Einspritzlöcher 23 sind
an einem zweiten fiktiven Kreis angeordnet, der koaxial zu der Mittelachse
des Düsenkörpers 21 ist, und
der einen unterschiedlichen Durchmesser als der erste fiktive Kreis
aufweist. Der erste fiktive Kreis, an dem die äußeren Einspritzlöcher 22 angeordnet sind,
ist an einer radial äußeren Seite
des zweiten fiktiven Kreises, an dem die inneren Einspritzlöcher 23 angeordnet
sind.
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Die äußere Nadel 6 ist
ein Ventilkopfkörper, von
dem ein Ende an der Seite des Einspritzloches die äußeren Einspritzlöcher 22 öffnet und
schließt. Die
innere Nadel 7 ist ein Ventilkopfkörper, von dem ein Ende an der
Seite des Einspritzlochs die inneren Einspritzlöcher 23 öffnet und
schließt.
Die äußere Nadel 6 ist
ein ungefähr
zylinderförmiger
Ventilkopfkörper,
der einen hohlen Abschnitt in der Nähe seiner Mittelachse aufweist.
Die innere Nadel 7 ist ein ungefähr zylinderförmiger Ventilkopfkörper, der
gleitbar in dem hohlen Abschnitt der äußeren Nadel 6 angebracht
ist.
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An
einer Seite der äußeren Nadel 6 entgegengesetzt
zu dem Einspritzloch ist ein ungefähr zylinderförmiger Zylinder 42 zum
Führen
der Bewegung der äußeren Nadel 6 vorgesehen.
Ein Endabschnitt des Zylinders 42 entgegengesetzt zu dem Einspritzloch
ist mit der Plattenoberfläche 41 in
Kontakt. Ein Endabschnitt an der Seite des Einspritzlochs des Zylinders 42 und
die äußere Nadel 6 klemmen dazwischen
eine äußere Feder 43 ein,
um eine Druckkraft zum Drücken
der äußeren Nadel 6 zu
den äußeren Einspritzlöchern 22 zu
erzeugen. Die Plattenfläche 41 der
Platte 4 und die innere Nadel 7 klemmen eine innere
Feder 44 dazwischen ein, um eine Druckkraft zum Drücken der
inneren Nadel 7 zu den inneren Einspritzlöchern 23 zu
erzeugen.
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Der
Düsenkörper 21,
in dem die vorstehend beschriebenen verschiedenen Bauteile eingebaut sind,
ist außerdem
darin mit mehreren Kammern versehen. Die Innenwand des Düsenkörpers 21 und
die Umfangsfläche
der äußeren Nadel 6 bilden
dazwischen eine Düsenkammer 32.
Ein Ende der Düsenkammer 32 ist
mit einem Kraftstoffzuführungskanal 28 über einen
Kanal in Verbindung, der in der Platte 4 ausgebildet ist.
Das andere Ende der Düsenkammer 32 ist
mit den äußeren Einspritzlöchern 22 und den
inneren Einspritzlöchern 23 in
Verbindung. Der Hochdruckkraftstoff wird durch den Kraftstoffzuführungskanal 28 in
die Düsenkammer 32 geleitet,
und dann aus den äußeren Einspritzlöchern 22 und
den inneren Einspritzlöchern 23 eingespritzt.
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Bei
einem Endabschnitt des Düsenkörpers 21 entgegengesetzt
zu dem Einspritzloch ist eine Staudruckkammer 31 durch
eine Druckaufnahmefläche 62 der äußeren Nadel 6 entgegengesetzt
zu dem Einspritzloch, eine Druckaufnahmefläche 72 der inneren
Nadel 7 entgegengesetzt zu dem Einspritzloch, die Plattenfläche 41 und
eine Innenwand des Zylinders 42 definiert. Die Staudruckkammer 31 ist mit
dem Kraftstoffkanal 30 über
einen Kanal in Verbindung, der in der Platte 4 ausgebildet
ist.
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Der
Kraftstoffkanal 30 ist über
das Drei-Wege-Ventil 5 mit dem Kraftstoffzuführungskanal 28 und dem
Kraftstoffauslasskanal 29 in Verbindung. Wie dies vorstehend
beschrieben ist, regulieren Schaltbetriebe des Drei-Wege-Ventils 5 den
Druck in der Staudruckkammer 31. Des weiteren ändern sich
Drücke,
die auf die Druckaufnahmeflächen 62, 72 der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 entgegengesetzt zu dem
Einspritzloch wirken, gemäß dem Druck
in der Staudruckkammer 31. Somit wird eine Kraft zum Bewegen
der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 zu den Einspritzlöchern 22, 23 dadurch
eingestellt, dass der Druck in der Staudruckkammer 31 reguliert
wird.
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An
einer Innenwand der äußeren Nadel 6 ist eine
ringartige Nut 63 ausgebildet, die der Vertiefung gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht. Die ringartige Nut 63 weist folgendes
auf: einen Boden, der annähernd
parallel zu der Umfangsfläche
der äußeren Nadel 6 ist;
und Seitenwände,
die Seite an Seite in einer axialen Richtung der äußeren Nadel 6 angeordnet
sind. Eine Seitenwand der ringartigen Nut 63 entgegengesetzt
zu dem Einspritzloch wird als eine obere Endwand 64 bezeichnet,
und eine Seitenwand der ringartigen Nut 63 an der Seite
des Einspritzloches wird als eine untere Endwand 65 bezeichnet.
Die obere Endwand 64 entspricht der zweiten axialen Endinnenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung,
und die untere Endwand 65 der ringartigen Nut 63 entspricht
der ersten axialen Endinnenfläche
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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An
einer Seitenwand der inneren Nadel 7 ist ein Flansch 73 ausgebildet,
der den Vorsprung gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht. Ein oberer Abschnitt des Vorsprungs des Flansches 73 ist dem
Boden der ringartigen Nut 63 zugewandt. Eine Seitenwand
des Flansches 73 entgegengesetzt zu dem Einspritzloch wird
als eine obere Fläche 74 bezeichnet,
und eine Seitenwand des Flansches 73 an der Seite des Einspritzloches
wird als eine untere Fläche 75 bezeichnet.
Die obere Fläche 74 des
Flansches 73 entspricht der zweiten axialen Endfläche gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die untere Fläche 75 des
Flansches 73 entspricht der ersten axialen Endfläche gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die
obere Endwand 64 der ringartigen Nut 63 und die
obere Fläche 74 des
Flansches 73 sind einander zugewandt, und die untere Endwand 65 der ringartigen
Nut 63 und die untere Fläche 75 des Flansches 73 sind
einander zugewandt. Eine Dicke des Flansches 73, das heißt ein Abstand
zwischen der oberen Fläche 74 des Flansches 73 und
der unteren Fläche 75 des
Flansches 73 ist kleiner als ein Abstand zwischen der oberen
Endwand 64 der ringartigen Nut 63 und der unteren
Endwand 65 der ringartigen Nut 63.
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Wenn
das äußere und
das innere Einspritzloch 22, 23 durch die äußere und
innere Nadel 6, 7 geschlossen werden, dann bilden
die obere Fläche 74 des
Flansches 73 und die obere Endwand 64 der ringartigen
Nut 63 dazwischen einen kleinen Zwischenraum B, und die
untere Fläche 75 des
Flansches 73 und die untere Endwand 65 der ringartigen Nut 63 bilden
dazwischen einen Zwischenraum A. Dabei beträgt ein Abstand zwischen der
Druckaufnahmefläche 62 der äußeren Nadel 6 entgegengesetzt
zu dem Einspritzloch und der Plattenfläche 41 Lmax, der ein
maximaler Hubabstand der äußeren Nadel 6 ist.
Der Zwischenraum A ist kleiner als der Abstand Lmax, und der kleine
Zwischenraum B ist sehr viel kleiner als der Zwischenraum A.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, wenn das äußere und das innere Einspritzloch 22, 23 durch die äußere und
die innere Nadel 6, 7 geschlossen werden, bilden
die ringartige Nut 63 und der Flansch 73 Zwischenräume A, B
in der axialen Richtung. Auch wenn die Gesamtlängen der äußeren und der inneren Nadel 6, 7 im
Laufe der Zeit verändert
werden, absorbieren somit die Zwischenräume A, B die Schwingungen über die
Gesamtlängen.
Auch wenn des weiteren die äußere und
die innere Nadel 6, 7 Maßabweichungen und Toleranzen
aufweisen, absorbieren die Zwischenräume A, B die Maßabweichungen
und Toleranzen. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, die äußere und
die innere Nadel 6, 7 mit einer extrem hohen Verarbeitungsgenauigkeit über den
Bedarf hinaus auszubilden, damit ihre Herstellungskosten nicht ansteigen.
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
ist die äußere Nadel 6 mit
der ringartigen Nut 63 versehen, und die innere Nadel 7 ist
mit dem Flansch 73 versehen. Durch diesen Aufbau ist es
möglich, eine
ringartige Nut 63 und den Flansch 73 ohne eine
Verringerung der Festigkeit der inneren Nadel 7 vorzusehen, die
in der äußeren Nadel 6 angebracht
ist, auch wenn die äußere Nadel 6 eine
Beschränkung
hinsichtlich ihres Außendurchmessers
aufweist.
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Der
Endabschnitt des Kraftstoffeinspritzventils 1 an der Seite
des Einspritzloches ist an der Kraftmaschine so angebracht, dass
er in einer Brennkammer der Kraftmaschine frei liegt, so dass ein
Außendurchmesser
des Kraftstoffeinspritzventils 1 auf eine Größe festgelegt
wird, die so klein wie möglich
ist. Daher kann die Festigkeit der äußeren Nadel 6 unzureichend
sein, wenn die ringartige Nut 63 in der äußeren Nadel 6 ausgebildet
wird. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel
ist die ringartige Nut 63 in einer Nähe eines Endabschnittes der äußeren Nadel 6 entgegengesetzt
zu dem Einspritzloch ausgebildet, wobei der Außendurchmesser der äußeren Nadel 6 von dieser
bei den anderen Abschnitten erweitert werden kann. Dementsprechend
ist es möglich,
eine Verringerung der Festigkeit aufgrund der ringartigen Nut 63 zu
minimieren, die in der äußeren Nadel 6 ausgebildet
ist.
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Im
Folgenden werden Aufbauten der Endabschnitte der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 an der Seite des Einspritzloches
unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben. Der Düsenkörper 21 hat einen
ersten äußeren Ventilsitz 24,
der an einer stromaufwärtigen
Seite der äußeren Einspritzlöcher 22 ausgebildet
ist, und einen zweiten äußeren Ventilsitz 25,
der an einer stromabwärtigen
Seite der äußeren Einspritzlöcher 22 ausgebildet
ist. Der erste äußere Ventilsitz 24 dient
zum Setzen eines ersten äußeren Ventilkopfabschnittes 66,
der in dem Endabschnitt der äußeren Nadel 6 an
der Seite des Einspritzloches ausgebildet ist. Der zweite äußere Ventilsitz 25 dient
zum Setzen eines zweiten äußeren Ventilkopfabschnittes 67,
der in dem Endabschnitt der äußeren Nadel 6 an
der Seite des Einspritzloches ausgebildet ist. Der Düsenkörper 21 hat
des weiteren einen inneren Ventilsitz 26 zwischen dem zweiten äußeren Ventilsitz 25 und
den inneren Einspritzlöchern 23.
Der innere Ventilsitz 26 dient zum Setzen eines inneren
Ventilkopfabschnittes 76, der in dem Endabschnitt der inneren
Nadel 7 an der Seite des Einspritzloches ausgebildet ist.
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Der
erste äußere Ventilsitz 24 ist
so angeordnet, dass der Hochdruckkraftstoff nicht von der Düsenkammer 32 zu
den äußeren Einspritzlöchern 22 strömt, wenn
der erste äußere Ventilkopfabschnitt 66 daran
gesetzt ist. Der zweite äußere Ventilsitz 25 ist so
angeordnet, dass der Hochdruckkraftstoff von einer Seite der inneren
Nadel 7 nicht zu den äußeren Einspritzlöchern 22 zurückströmt, wenn
der zweite äußere Ventilkopfabschnitt 67 daran
gesetzt ist. Der innere Ventilsitz 26 ist so angeordnet,
dass der Hochdruckkraftstoff von der Düsenkammer 32 nicht
zu den inneren Einspritzlöchern 23 strömt, wenn
der innere Ventilkopfabschnitt 76 daran gesetzt ist.
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Die äußere Nadel 6 ist
mit einer Druckaufnahmefläche 61 an
der Seite des Einspritzloches an ihrem Abschnitt versehen, der in
der Düsenkammer 32 frei
liegt. Die innere Nadel 7 ist mit einer Druckaufnahmefläche 71 an
der Seite des Einspritzloches an ihrem Abschnitt an der Seite des
Einspritzloches versehen, um einen Kraftstoffdruck aufzunehmen,
der von der Düsenkammer 32 geleitet
wird. Wenn der Kraftstoffdruck, der von der Düsenkammer 32 geleitet
wird, auf die Druckaufnahmeflächen 61, 71 an
der Seite des Einspritzloches wirkt, dann drückt der Kraftstoffdruck die äußere und
die innere Nadel 6, 7 zu der entgegengesetzten
Seite des Einspritzloches. Die Bewegungen der äußeren und der inneren Nadel 6, 7 werden
gemäß einem
Gleichgewicht zwischen dem Kraftstoffdruck, der auf die Druckaufnahmeflächen 61, 71 der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 an der Seite des Einspritzloches
und dem Druck bestimmt, der auf die Druckaufnahmeflächen 62, 72 der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 entgegengesetzt zu dem
Einspritzloch wirkt.
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Im
Folgenden werden Wirkungen der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 beschrieben.
Wenn das Drei-Wege-Ventil 5 in die erste Position geschaltet wird,
wie dies in der 1 gezeigt ist, dann ist der Kraftstoffkanal 30 mit
dem Kraftstoffzuführungskanal 28 verbunden,
so dass der Druck in der Staudruckkammer 31 gleich dem
Druck in der Common-Rail 9 ist.
Der Hochdruckkraftstoff in der Common-Rail 9 wird außerdem zu
der Düsenkammer 32 durch
den Kraftstoffzuführungskanal 28 zugeführt. Außerdem ist
der Druck in der Düsenkammer 32 nämlich gleich dem
Druck in der Common-Rail 9.
Somit sind beide Druckaufnahmeflächen 61, 62 den
Drücken
mit dem gleichen Betrag ausgesetzt. Dementsprechend bestimmt ein
Flächenverhältnis der
Druckaufnahmeflächen 61, 62 eine
Kraft, die auf die äußere Nadel 6 wirkt.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel
ist ein Flächeninhalt
der Druckaufnahmefläche 62 entgegengesetzt
zu dem Einspritzloch größer als
ein Flächeninhalt
der Druckaufnahmefläche 61 an
der Seite des Einspritzloches, so dass die Kraft die äußere Nadel regelmäßig zu den äußeren Einspritzlöchern 22 drückt. Des
weiteren klemmen die äußere Nadel 6 und
der Zylinder 42 die äußere Feder 43 dazwischen ein,
um die äußere Nadel 6 zu
den äußeren Einspritzlöchern 22 zu
bewegen. Somit werden der erste und der zweite äußere Ventilkopfabschnitt 66, 67 an
dem ersten und dem zweiten Ventilsitz 24, 25 gesetzt,
um das Einspritzen des Hochdruckkraftstoffes aus den äußeren Einspritzlöchern 22 zu
stoppen. Dabei ist die Druckaufnahmefläche 71 der inneren
Nadel 7 nicht dem Hochdruckkraftstoff in der Düsenkammer 32 ausgesetzt,
so dass die Druckkraft der inneren Feder 44 den inneren
Ventilkopfabschnitt 76 an den inneren Ventilsitz 26 setzt,
wie dies in der 4 gezeigt ist.
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Wenn
das Drei-Wege-Ventil 5 in die zweite Position geschaltet
wird, um den Kraftstoff in der Staudruckkammer 31 durch
den Kraftstoffauslasskanal 29 und das Kraftstoffauslassrohr 15 nach
außen auszulassen,
wird der Druck in der Staudruckkammer 31 kleiner als der
Druck des Hochdruckkraftstoffs. Somit verringert sich ein Druck,
der auf die Druckaufnahmefläche 62 der äußeren Nadel 6 entgegengesetzt
zu dem Einspritzloch wirkt. Dementsprechend überschreitet die Kraft, die
die äußere Nadel 6 von
den äußeren Einspritzlöchern 22 weg drückt, die
Kraft, die die äußere Nadel 6 zu
den äußeren Einspritzlöchern 22 drückt, so
dass sich die äußere Nadel 6 von
den äußeren Einspritzlöchern 22 weg
bewegt. Infolgedessen werden der erste und der zweite äußere Ventilkopfabschnitt 66, 67 von
dem ersten und dem zweiten Ventilsitz 24, 25 angehoben, um
den Hochdruckkraftstoff aus den äußeren Einspritzlöchern 22 einzuspritzen.
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Wenn
sich die äußere Nadel 6 zu
der Seite entgegengesetzt zu dem Einspritzloch über eine Distanz bewegt, die
so groß wie
der Zwischenraum A ist, dann gelangt die untere Endwand 65 der
ringartigen Nut 63 mit der unteren Fläche 75 des Flansches 73 in
Kontakt. Dann bewegt sich die äußere Nadel 6 zusammen
mit der inneren Nadel 7, bis die Druckaufnahmeflächen 62, 72 der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 entgegengesetzt zu dem
Einspritzloch mit der Plattenfläche 41 der
Platte 4 in Kontakt gelangen. Dabei wird der innere Ventilkopfabschnitt 76 von
dem inneren Ventilsitz 26 angehoben, um den Hochdruckkraftstoff
nicht nur aus den äußeren Einspritzlöchern 22 sondern
auch aus den inneren Einspritzlöchern 23 einzuspritzen,
wie dies in der 5 gezeigt ist.
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Wenn
das Drei-Wege-Ventil 5 erneut in die erste Position geschaltet
wird, um den Hochdruckkraftstoff zu der Staudruckkammer 31 durch
das Kraftstoffrohr 14 und den Kraftstoffzuführungskanal 28 zuzuführen, dann
erhöht
sich der Druck in der Staudruckkammer 31 auf den Druck
des Hochdruckkraftstoffes, so dass er annähernd gleich dem Druck in der
Düsenkammer 32 wird.
Somit erhöht
sich der Druck, der auf die Druckaufnahmefläche 62 der äußeren Nadel 6 entgegengesetzt
zu dem Einspritzloch wirkt.
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Dabei
ist die Druckaufnahmefläche 72 der
inneren Nadel 7 entgegengesetzt zu dem Einspritzloch mit
der Plattenfläche 41 der
Platte 4 in Kontakt, so dass die Druckaufnahmefläche 72 der
inneren Nadel 7 entgegengesetzt zu dem Einspritzloch nicht
dem Druck des Hochdruckkraftstoffes ausgesetzt ist. Dementsprechend
bewegt sich nur die äußere Nadel 6 zu
den äußeren Einspritzlöchern 22,
wie dies in der 6 gezeigt ist.
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Danach
gelangt die obere Endwand 64 der ringartigen Nut 63 mit
der oberen Fläche 74 des
Flansches 73 in Kontakt. Dann bewegt sich die äußere Nadel 6 zusammen
mit der inneren Nadel 7, bis der erste äußere Ventilkopfabschnitt 66,
der zweite äußere Ventilkopfabschnitt 67 und
der innere Ventilkopfabschnitt 76 an den ersten äußeren Ventilsitz 24, den
zweiten äußeren Ventilsitz 25 bzw.
den inneren Ventilsitz 26 gesetzt werden. Jeder der vorstehend beschriebenen
Ventilkopfabschnitte 66, 67, 76 wird an
den Ventilsitz gesetzt, um das äußere und
das inneren Einspritzloch 22, 23 zu schließen, um
das Einspritzen des Hochdruckkraftstoffes aus dem äußeren und
dem inneren Einspritzloch 22, 23 zu stoppen, wie dies
in der 7 gezeigt ist.
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Im
Folgenden wird ein Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 unter
Bezugnahme auf die 8A bis 8D im
Einzelnen beschrieben. In der 8A ist
eine Änderung
des Antriebspulses dargestellt, der durch die ECU 12 gesendet
wird, um einen Betrieb der piezoelektrischen Vorrichtung 81 zu
steuern. In der 8D ist eine Änderung in der Staudruckkammer 31 dargestellt.
In der 8C ist eine Änderung von Hubdistanzen der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 dargestellt. In der 8D ist
eine Änderung des
Einspritzverhältnisses
gemäß den Bewegungen der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 dargestellt.
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Bei
einem Zeitpunkt t1 startet die ECU 12 das Senden des Antriebspulses
zu der piezoelektrischen Vorrichtung 81, wie dies in der 8A gezeigt ist.
Dabei schaltet die piezoelektrische Vorrichtung 81 das
Drei-Wege-Ventil 5 von der ersten Position zu der zweiten
Position. Dann kehrt der Hochdruckkraftstoff in der Staudruckkammer 31 durch
den Kraftstoffkanal 30, den Kraftstoffauslasskanal 29 und
das Kraftstoffauslassrohr 15 zu dem Kraftstoffbehälter 11 zurück. Infolgedessen
verringert sich der Druck in der Staudruckkammer 31, wie
dies in der 8B gezeigt ist.
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Bei
einem Zeitpunkt t2 verringert sich der Druck in der Staudruckkammer 31 auf
einen Ventilöffnungsdruck,
das heißt
ein Druck, bei dem die Nadel eine Bewegung zu der Seite entgegengesetzt
zu dem Einspritzloch startet. Somit wird die äußere Nadel 6 der Kraft
zur Seite entgegengesetzt zu dem Einspritzloch ausgesetzt, und sie
startet eine Bewegung zur Seite entgegengesetzt zu dem Einspritzloch,
wie dies in der 4 gezeigt ist. Dann werden der
erste und der zweite äußere Ventilkopfabschnitt 66, 67 der äußeren Nadel 6 von
dem ersten und dem zweiten Ventilsitz 24, 25 angehoben,
um das Einspritzen des Hochdruckkraftstoffes aus den äußeren Einspritzlöchern 22 zu
starten.
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In
der Staudruckkammer 31 ist die innere Feder 44 so
angebracht, dass der innere Ventilkopfabschnitt 76 der
inneren Nadel 7 an dem inneren Ventilsitz 26 aufgrund
der Druckkraft der Feder 44 gesetzt bleibt. Dabei wird
die Druckaufnahmefläche 71 der
inneren Nadel 7 an der Seite des Einspritzloches dem Druck
des Hochdruckkraftstoffes ausgesetzt, der von der Düsenkammer 32 geleitet
wird. Jedoch ist die Druckkraft der inneren Feder 44 so
ausgelegt, dass die innere Nadel 7 dabei nicht zu der Seite
entgegengesetzt zu dem Einspritzloch bewegt wird, so dass die innere
Nadel 7 keine Bewegung startet, wie dies in der 4 gezeigt
ist.
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Bei
einem Zeitpunkt t3 hat sich die äußere Nadel 6 über eine
Distanz bewegt, die so groß ist
wie der Zwischenraum A. Die untere Endwand 65 der ringartigen
Nut 63 der äußeren Nadel 6 kollidiert
nämlich
mit der unteren Fläche 75 des
Flansches 73 der inneren Nadel 7. Wie dies in
der 5 gezeigt ist, bewegen sich dann die äußere und
die innere Nadel 6, 7, bis die Druckaufnahmefläche 62 der äußeren Nadel 6 entgegengesetzt
zu dem Einspritzloch mit der Plattenfläche 41 bei einem Zeitpunkt
t4 in Kontakt gelangt, wodurch die untere Endwand 65 der
ringartigen Nut 63 und die untere Fläche 75 des Flansches 73 miteinander
in Kontakt gelangen. Dementsprechend ist eine relative Versetzung
zwischen der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 innerhalb eines vorbestimmten
Betrages begrenzt.
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
sind die ringartige Nut 63 und der Flansch 73 in
der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 ausgebildet. Wenn sich die äußere Nadel 6 über die
Distanz bewegt hat, die so groß wie
der Zwischenraum A ist, dann bewegt sich die innere Nadel 7 daher
immer zusammen mit der äußeren Nadel 6.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel
ist die Bewegung der inneren Nadel 7 mit der Bewegung der äußeren Nadel 6 verknüpft, um
einen Zeitpunkt zum Starten einer Bewegung der inneren Nadel 7 zu
stabilisieren und um ein gefordertes Einspritzverhältnis zu
verwirklichen, wie dies in der 8D gezeigt
ist.
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Der
Zeitpunkt zum Starten der Bewegung der äußeren und der inneren Nadel 6, 7 kann
je nach Bedarf dadurch gesteuert werden, dass der Zwischenraum A
eingestellt wird. Somit ist es möglich, ein
Starteinspritzmuster zu verwirklichen, das eine Nivellierung bei
dem Einspritzverhältnis
aufweist, wie dies in der 8 gezeigt
ist. Die untere Endwand 65 der ringartigen Nut 63 und
die untere Fläche 75 des Flansches 73 entsprechen
der öffnungsseitigen Kopplung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Bei
dem Zeitpunkt t5 stoppt die ECU 12 das Senden des Antriebspulses
zu der piezoelektrischen Vorrichtung 81, um das Drei-Wege-Ventil 5 zurück in die
zweite Position zu schalten. Dann wird der Hochdruckkraftstoff in
dem Kraftstoffzuführungskanal 28 zu
der Staudruckkammer 31 zugeführt, wie dies in der 8B gezeigt
ist.
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Bei
dem Zeitpunkt t6 wird der Druck in der Staudruckkammer 31 auf
einen Ventilschließdruck erhöht, das
heißt
ein Druck, bei dem eine Bewegung der Nadel zu der Seite des Einspritzloches
startet. Somit wird die äußere Nadel 6 der
Kraft zur Seite des Einspritzloches ausgesetzt, und sie startet
eine Bewegung zu der Seite des Einspritzloches, wie dies in der 6 gezeigt
ist.
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Bei
dem Zeitpunkt t7 hat sich die äußere Nadel 6 über eine
Distanz bewegt, die so groß ist
wie eine Summe des Zwischenraums A und des kleinen Zwischenraums
B. Die obere Endwand 64 der ringartigen Nut 63 der äußeren Nadel 6 gelangt
nämlich
mit der oberen Fläche 74 des
Flansches 73 der inneren Nadel 7 in Kontakt. Dabei
ist die relative Versetzung zwischen der äußeren und der inneren Nadel 6, 7 kleiner
als die relative Versetzung, wenn die äußere und die innere Nadel 6, 7 das äußere und
das innere Einspritzloch 22, 23 schließen, und
zwar über
eine Distanz, die so groß ist
wie der kleine Zwischenraum B. Wie dies in den 7, 8C gezeigt
ist, bewegen sich dann die äußere und
die innere Nadel 6, 7 zur Seite des Einspritzloches,
wodurch die obere Endwand 64 der ringartigen Nut 73 mit
der oberen Fläche 74 des
Flansches 73 in Kontakt gehalten werden, wie dies in der 7 gezeigt
ist. Dementsprechend wird die relative Versetzung zwischen der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 innerhalb eines vorbestimmten
Betrages begrenzt.
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Bei
dem Zeitpunkt t8 werden der erste und der zweite äußere Ventilkopfabschnitt 66, 67 an
dem ersten und dem zweiten Ventilsitz 24, 25 gesetzt,
um das Einspritzen des Hochdruckkraftstoffes aus den äußeren Einspritzlöchern 22 zu
stoppen. Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird eine relative
Versetzung zwischen der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7, das heißt ein Abstand
zwischen der äußeren und der
inneren Nadel 6, 7 durch den Abstand verringert, der
so groß ist
wie der kleine Zwischenraum B. Somit werden der erste und der zweite äußere Ventilkopfabschnitt 66, 67 der äußeren Nadel 6 an
den ersten und den zweiten Ventilsitz 24, 25 gesetzt,
bevor der innere Ventilkopfabschnitt 76 der inneren Nadel 7 an
den inneren Ventilsitz 26 gesetzt wird. Bei dem Zeitpunkt
t8 bilden der innere Ventilkopfabschnitt 76 und der innere
Ventilsitz 26 dazwischen einen Zwischenraum, der so groß ist wie
der kleine Zwischenraum B. Danach wird bei einem Zeitpunkt t9 der
innere Ventilkopfabschnitt 76 der inneren Nadel 7 an
den inneren Ventilsitz 26 gesetzt, um das Einspritzen des Hochdruckkraftstoffes
aus den inneren Einspritzlöchern 23 zu
stoppen, wie dies in der 8C gezeigt ist.
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
sind die ringartige Nut 63 und der Flansch 73 in
der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 ausgebildet. Wenn sich die äußere Nadel 6 über die
Distanz bewegt hat, die so groß ist
wie eine Summe des Zwischenraums A und des kleinen Zwischenraums
B, bewegt sich die innere Nadel 7 daher immer zusammen
mit der äußeren Nadel 6.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird
die Bewegung der inneren Nadel 7 mit der Bewegung der äußeren Nadel 6 gekoppelt,
um den Zeitpunkt zum Starten der Bewegung der inneren Nadel 7 zu
stabilisieren, und um ein gefordertes Einspritzverhältnis bei
der letzten Hälfte
des Kraftstoffeinspritzbetriebs zu verwirklichen, wie dies in der 8D gezeigt
ist.
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Durch
Einstellen des kleinen Zwischenraums B ist es möglich, die äußere und die innere Nadel 6, 7 annähernd gleichzeitig
miteinander an den jeweiligen Ventilsitzen 24, 25, 26 zu
setzen, um das äußere und
das innere Einspritzloch 22, 23 zu schließen, wie dies
in der 8D gezeigt ist. Diese Wirkung
der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 wird dadurch verwirklicht,
dass der kleine Zwischenraum B mit einer Größe ausgebildet ist, die so
klein wie möglich
ist. Jedoch ist es wünschenswert,
dass der kleine Zwischenraum B ausreicht, um Maßfehler und zeitliche Änderungen
der Gesamtlängen
der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 zu absorbieren. Die untere
Endwand 65 der ringartigen Nut 63 und die untere
Fläche 75 des
Flansches 73 entsprechen der öffnungsseitigen Kopplung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Des
weiteren ist der Zwischenraum A größer festgelegt als der kleine
Zwischenraum B bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Dementsprechend
fällt das
Einspritzverhältnis
bei der letzten Hälfte
der Kraftstoffeinspritzung schnell ab, um die Kraftstoffeinspritzung
abrupt zu stoppen.
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
ist ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Bewegung der äußeren Nadel 6 zur
Seite des Einspritzloches vor der inneren Nadel 7 bei einem Übergang
der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 von der Öffnungsposition zum Öffnen des äußeren und
des inneren Einspritzloches 22, 23 zu der Schließposition
zum Schließen des äußeren und
des inneren Einspritzloches 22, 23 startet. Alternativ
kann das Kraftstoffeinspritzventil einen Aufbau aufweisen, bei dem
sich die äußere und die
innere Nadel 6, 7 einstückig zur Seite des Einspritzloches
bewegen, um die untere Endwand 65 der ringartigen Nut 63 in
Kontakt mit der unteren Fläche 75 des
Flansches 73 zu halten.
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Bei
diesem Aufbau ist es wünschenswert, dass
der Zwischenraum A kleiner ist als der Zwischenraum B. Gemäß der vorstehenden
Beschreibung fällt
das Einspritzverhältnis
dementsprechend bei der letzten Hälfte der Kraftstoffeinspritzung
stark ab, um die Kraftstoffeinspritzung abrupt zu stoppen.
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Im
Folgenden wird ein Herstellungsverfahren des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 9A, 9B beschrieben.
Im Folgenden wird hauptsächlich
ein Montageprozess der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 beschrieben. Die 9A, 9B stellen
die Montageprozedur zum Anbringen der inneren Nadel 7 in
die äußere Nadel 6 dar.
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Wie
dies in den 9A, 9B gezeigt
ist, ist die äußere Nadel 6 zumindest
aus zwei Bestandteilen ausgebildet, nämlich: den Ventilkopfabschnitt 68 mit
dem ersten und dem zweiten äußeren Ventilkopfabschnitt 66, 67;
und einem annähernd
zylinderförmigen
Deckelabschnitt 69 mit der oberen Endwand 64 der
ringartigen Nut 63 und einem Abschnitt der Druckaufnahmefläche 62 entgegengesetzt
zu dem Einspritzloch. Ein Außendurchmesser
des Deckelabschnittes 69 ist annähernd gleich einem Bohrungsdurchmesser
des Bodens der ringartigen Nut 63.
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Der
Ventilkopfabschnitt 68 der äußeren Nadel 6 und
der Deckelabschnitt 69 werden aneinander mittels einer Übergangspassung
oder einer Presspassung befestigt. Hierbei wird ein Befestigungsprozess
mit einer Übergangspassung
beschrieben. Wie dies in den 9A, 9B gezeigt
ist, wird der Ventilkopfabschnitt 68 der äußeren Nadel 6 in
die innere Nadel 7 eingefügt, an der der Flansch 73 einstückig ausgebildet
ist. Dann wird Wärme
nur zu dem Ventilkopfabschnitt 68 der äußeren Nadel 6 zugefügt, um eine
thermische Ausdehnung der äußeren Nadel 6 zu bewirken.
Der Boden der ringartigen Nut 63 wird durch die Wärme der äußeren Nadel 6 im
Durchmesser vergrößert. Dabei
wird der Deckelabschnitt 69 in den Ventilkopfabschnitt 68 eingefügt, und
dann wird der Deckelabschnitt 69 abgekühlt. Der Ventilkopfabschnitt 68 und
der Deckelabschnitt 69 werden auf diese Art und Weise aneinander
befestigt. Alternativ kann der Deckelabschnitt 69 an den
Ventilkopfabschnitt 68 mit einer Presspassung befestigt
werden.
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Durch
das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren ist es möglich, die
Anzahl der Bauteile der äußeren Nadel 6 zu
minimieren, ohne dass eine Festigkeit der inneren Nadel 7 verringert
wird, die einen kleineren Durchmesser als die äußere Nadel 6 aufweist.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Im
Folgenden wird ein Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 10 beschrieben.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
haben die Bauelemente, die mit denselben Bezugszeichen wie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet sind, im Wesentlichen dieselben Funktionen, wie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel. Im
Folgenden wird hauptsächlich
ein Konstruktionsmerkmal beschrieben, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel
unterscheidet. In der 10 ist ein wesentlicher Abschnitt
des Kraftstoffeinspritzventils 1 in einer Nähe von Endabschnitten
der äußeren und der
inneren Nadel 6, 7 entgegengesetzt zu dem Einspritzloch
dargestellt.
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Wie
dies in der 10 gezeigt ist, ist eine konische
Feder 16 zwischen der oberen Endwand 64 der ringartigen
Nut 63 der äußeren Nadel 6 und
der oberen Fläche 74 des
Flansches 73 der inneren Nadel 7 angebracht. Die
konische Feder 16 entspricht dem elastischen Element gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die konische Feder 16 wird in einem Zustand zusammengedrückt, bei
dem das äußere und das
innere Einspritzloch 22, 23 durch die äußere und die
innere Nadel 6, 7 geschlossen sind.
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Die
konische Feder 16 wird in dem Zwischenraum B so angebracht,
dass die relative Versetzung zwischen der äußeren und der inneren Nadel 6, 7,
das heißt
der axiale Abstand zwischen der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 bei dem Schließbetrieb
der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 nach der Öffnungsposition
zum Öffnen
des äußeren und des
inneren Einspritzloches 22, 23 bis zu der Schließposition
zum Schließen
des äußeren und
des inneren Einspritzloches 22, 23 gleich der
relativen Versetzung zwischen der äußeren und der inneren Nadel 6, 7 ist,
wenn die äußere und
die innere Nadel 6, 7 das äußere und das innere Einspritzloch 22, 23 schließen. Die
relative Versetzung zwischen der äußeren und der inneren Nadel 6, 7 ändert sich
nämlich nicht
zwischen der Öffnungsposition
zum Öffnen
des äußeren und
des inneren Einspritzloches 22, 23 und der Schließposition.
Dementsprechend werden die äußere und
die innere Nadel 6, 7 gleichzeitig an die Ventilsitze 24, 25, 26 gesetzt,
um die Kraftstoffeinspritzung aus den äußeren Einspritzlöchern 22 und die
Kraftstoffeinspritzung aus den inneren Einspritzlöchern 23 gleichzeitig
zu stoppen.
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Die
konische Feder 16, die in dem Zwischenraum B angebracht
ist, hat eine derartige Elastizität, dass die konische Feder 16 die
Maßfehler
und die zeitlichen Änderungen
der Gesamtlängen
der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 absorbieren kann.
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Das
elastische Element gemäß der vorliegenden
Erfindung ist nicht auf die konische Feder 16 beschränkt. Das
elastische Element kann durch irgendein Element gebildet sein, das
in einer Komprimierungsrichtung elastisch verformt werden kann, um
den Abstand zwischen der äußeren und
der inneren Nadel 6, 7 in der axialen Richtung
fein einzustellen. Gummi und Weichmetalle können zum Beispiel als das elastische
Element gemäß der vorliegenden Erfindung
dienen.
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Die
Beschreibung der Erfindung ist lediglich darstellender Natur, und
somit sollen Änderungen, die
den Umfang der Erfindung nicht verlassen, ebenfalls innerhalb des
Umfangs der Erfindung sein. Derartige Änderungen verlassen den Umfang
der Erfindung nicht.
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Ein
Fluideinspritzventil (1) hat eine äußere und eine innere Nadel
(6, 7), die mit einer öffnungsseitigen Kopplung (65, 75)
und einer schließseitigen Kopplung
(64, 74) versehen sind. Die öffnungsseitige Kopplung (65, 75)
bringt die äußere Nadel
(6) mit der inneren Nadel (7) in Eingriff, um
eine relative Versetzung zwischen der äußeren und der inneren Nadel (6, 7)
innerhalb eines vorbestimmten Abstandes während eines Öffnungsbetriebes
der äußeren und der
inneren Nadel (6, 7) zum Öffnen eines äußeren und
eines inneren Einspritzlochs (22, 23) zu begrenzen.
Die schließseitige
Kopplung (64, 74) bringt die äußere Nadel (6) mit
der inneren Nadel (7) in Eingriff, um die relative Bewegung
zwischen der äußeren und der
inneren Nadel (6, 7) innerhalb eines zweiten vorbestimmten
Abstandes während
eines Schließbetriebs
der äußeren und
der inneren Nadel (6, 7) zu begrenzen.